CN105290646A - 一种多元高温钎料 - Google Patents

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Abstract

一种多元高温钎料，涉及一种高温钎料。本发明是为了解决现有的高温钎料使用温度低、抗蠕变强度低及润湿性差的技术问题。本发明的多元高温钎料由Pt、Co、Ti、Zr、Ni、Cr、V、混合RE和Cu组成；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成。本发明的优点：本发明通过添加Ti、Zr、V等活性元素，能够促进钎料在母材上的润湿，与常用的Ag-34.5Cu-1.5Ti钎料相比，使用温度提高，且多元高温钎料润湿角降低；本发明中添加Co和Ni使钎料的高温抗蠕变强度提高，添加Cr有助于提高钎料的抗氧化性，添加稀土元素Nd和Y能够使钎料组织更均匀，并提高其抗腐蚀能力。本发明应用于焊接领域中。

Description

一种多元高温钎料
技术领域
本发明涉及一种高温钎料。
背景技术
活性钎焊作为一种经济可靠的连接方法在制备陶瓷/金属构件方面发挥着极其重要的作用，在航空航天、军工业、汽车等领域得到了广泛的应用。这种连接技术主要是通过钎焊过程中液态钎料中的活性元素与陶瓷基体之间发生的化学反应，促进液态钎料在陶瓷表面铺展润湿并形成致密连续的界面反应层，通过建立化学相容性实现有效连接。
在过去的二十年中，许多钎焊陶瓷的钎料被开发，其中含Ti的活性钎料被广泛的研究，尤其是Ag-Cu-Ti活性钎料，研究发现，利用Ag-Cu-Ti钎料钎焊得到的接头力学性能优异，室温抗弯曲性能可达到550MPa以上，但接头的使用温度一般不超过500℃，限制了该类接头在高温环境下的使用。而陶瓷材料主要应用于高温条件下，从而期望可以获得应用于高温条件和氧化环境中的陶瓷接头。随着陶瓷作为高温结构材料的计划日趋接近，为了充分发挥陶瓷优异的高温性能，高温钎焊连接越来越受到重视，目前的研究主要集中于研制钎料组成，使连接后的接头具有接近母材的室温强度和较高的高温强度，并在高温下具备抗氧化和耐腐蚀的能力，这就需要开发一种高熔点、抗氧化的新型钎料合金。
大量研究表明，一元高温活性钎料如：Ti、V等活性元素，熔化温度较高，硬度高，脆性大，一般用于扩散连接，不能直接钎焊陶瓷并形成有效的连接。二元系钎料以Ni-Ti、Cu-Ti为主，这类钎料蒸气压较低，钎焊温度较高，一般为1473K～2073K，钎焊条件苛刻。
发明内容
本发明是为了解决现有的高温钎料使用温度低、抗蠕变强度低及润湿性差的技术问题，而提供了一种多元高温钎料。
本发明的一种多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：25％～35％的Pt、0.01％～1.0％的Co、0.01％～1.5％的Ti、0.01％～1.5％的Zr、0.01％～1.5％的Ni、0.01％～3.5％的Cr、0.01％～1.5％的V、0.02％～1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
本发明的多元系的活性钎料是由原料经真空非自耗电弧熔炼成块体合金后，经电火花线切割切取的片状钎料，也可以是经水冷铜辊快速凝固得到的非晶箔状钎料，也可以制成粉料或者焊膏。
本发明的原理：
本发明为一种多元系的活性钎料，首先选择一种难熔的金属作为接头的基体合金，Cu-Pt合金熔化温度高于1000℃，适合应用于高温条件下，尤其是Cu和Pt等熔点高、蒸汽压低的贵金属，它们具有优异的抗氧化性，通常可以提高接头的高温性能，且Cu-Pt属于固溶型合金能够缓解母材热膨胀系数不同所造成的热应力。
其次，本发明选择一种熔点高，抗氧化性好的活性组元添加到合金中。Ti具有较好的活性，对陶瓷材料的润湿性好，但是Ti与多种元素的亲和力都很强，例如Ni，Cu等金属，因此还需要添加其它活性元素，在保证钎料活性的同时降低Ti的含量。在活性元素中，Zr与V是高熔点的金属，具有优良的抗氧化性能，虽然与Ti相比活性稍差，但Zr与V作为活性元素加入合金中有利于提高钎料的高温性能。
本发明的优点：
本发明通过添加Ti、Zr、V等活性元素，能够促进钎料在母材上的润湿，与常用的Ag-34.5Cu-1.5Ti钎料相比，在相同测试的条件下，本发明的多元高温钎料使用温度提高了200℃～250℃，且多元高温钎料润湿角降低了5°～8°；本发明中添加Co和Ni使钎料的高温抗蠕变强度提高了10％～15％，添加Cr有助于提高钎料的抗氧化性，添加稀土元素Nd和Y能够使钎料组织更均匀，并提高其抗腐蚀能力。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种多元高温钎料，按照质量百分比由以下成分组成：25％～35％的Pt、0.01％～1.0％的Co、0.01％～1.5％的Ti、0.01％～1.5％的Zr、0.01％～1.5％的Ni、0.01％～3.5％的Cr、0.01％～1.5％的V、0.02％～1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：27％的Pt、0.5％的Co、1.0％的Ti、0.9％的Zr、1.0％的Ni、1.8％的Cr、1.2％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：32％的Pt、0.9％的Co、0.5％的Ti、0.4％的Zr、1.3％的Ni、3.0％的Cr、1.0％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是：多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：25％的Pt、0.3％的Co、1.2％的Ti、1.0％的Zr、0.9％的Ni、1.5％的Cr、1.3％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是：多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：35％的Pt、1.0％的Co、1.4％的Ti、1.2％的Zr、1.4％的Ni、2.5％的Cr、1.4％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。其他与具体实施方式一至四相同。
通过以下试验验证本发明的有益效果：
试验一：本试验为一种多元高温钎料，按照质量百分比由以下成分组成：27％的Pt、0.5％的Co、1.0％的Ti、0.9％的Zr、1.0％的Ni、1.8％的Cr、1.2％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
本试验的多元高温钎料，其固相线温度为925℃，液相线温度为956℃，在镍基高温合金、铁基高温合金以及陶瓷上的润湿铺展能力良好，具有很好的钎焊性能，与常用的Ag-34.5Cu-1.5Ti钎料相比，相同测试的条件下，本试验的多元高温钎料润湿角降低了6°～7°，使用温度提高了210℃～220℃，高温抗蠕变强度提高了11％～13％，钎焊接头性能优异。
试验二：本试验为一种多元高温钎料，按照质量百分比由以下成分组成：32％的Pt、0.9％的Co、0.5％的Ti、0.4％的Zr、1.3％的Ni、3.0％的Cr、1.0％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
本试验的多元高温钎料，其固相线温度为936℃，液相线温度为968℃，在镍基高温合金、铁基高温合金以及陶瓷上的润湿铺展能力良好，具有很好的钎焊性能，与常用的Ag-34.5Cu-1.5Ti钎料相比，相同测试的条件下，本试验的多元高温钎料润湿角降低了5°～6°，使用温度提高了230℃～240℃，高温抗蠕变强度提高了12％～14％，钎焊接头性能优异。
试验三：本试验为一种多元高温钎料，按照质量百分比由以下成分组成：25％的Pt、0.3％的Co、1.2％的Ti、1.0％的Zr、0.9％的Ni、1.5％的Cr、1.3％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
本试验的多元高温钎料，其固相线温度为921℃，液相线温度为952℃，在镍基高温合金、铁基高温合金以及陶瓷上的润湿铺展能力良好，具有很好的钎焊性能，与常用的Ag-34.5Cu-1.5Ti钎料相比，相同测试的条件下，本试验的多元高温钎料润湿角降低了6°～7°，使用温度提高了200℃～210℃，高温抗蠕变强度提高了10％～12％，钎焊接头性能优异。
试验四：本试验为一种多元高温钎料，按照质量百分比由以下成分组成：35％的Pt、1.0％的Co、1.4％的Ti、1.2％的Zr、1.4％的Ni、2.5％的Cr、1.4％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
本试验的多元高温钎料，其固相线温度为940℃，液相线温度为972℃，在镍基高温合金、铁基高温合金以及陶瓷上的润湿铺展能力良好，具有很好的钎焊性能，与常用的Ag-34.5Cu-1.5Ti钎料相比，相同测试的条件下，本试验的多元高温钎料润湿角降低了7°～8°，使用温度提高了240℃～250℃，高温抗蠕变强度提高了13％～15％，钎焊接头性能优异。

Claims (5)

1.一种多元高温钎料，其特征在于多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：25％～35％的Pt、0.01％～1.0％的Co、0.01％～1.5％的Ti、0.01％～1.5％的Zr、0.01％～1.5％的Ni、0.01％～3.5％的Cr、0.01％～1.5％的V、0.02％～1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
2.根据权利要求1所述的一种多元高温钎料，其特征在于多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：27％的Pt、0.5％的Co、1.0％的Ti、0.9％的Zr、1.0％的Ni、1.8％的Cr、1.2％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
3.根据权利要求1所述的一种多元高温钎料，其特征在于多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：32％的Pt、0.9％的Co、0.5％的Ti、0.4％的Zr、1.3％的Ni、3.0％的Cr、1.0％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
4.根据权利要求1所述的一种多元高温钎料，其特征在于多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：25％的Pt、0.3％的Co、1.2％的Ti、1.0％的Zr、0.9％的Ni、1.5％的Cr、1.3％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
5.根据权利要求1所述的一种多元高温钎料，其特征在于多元高温钎料按照质量百分比由以下成分组成：35％的Pt、1.0％的Co、1.4％的Ti、1.2％的Zr、1.4％的Ni、2.5％的Cr、1.4％的V、1.5％的混合RE，其余为Cu；所述的混合RE是由稀土Nd和Y混合组成，Y与Nd的质量比为1:1.5。
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